Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Polyurea-Urethane Thermosets Có Khả Năng Tái Chế Với Tính Năng Giải Liên Kết Trong Axit Acetic
Tóm tắt
Các điểm liên kết hóa trị trong các vật liệu thermoset thường mang lại tính chất cơ học tuyệt vời và khả năng chống dung môi nhưng dẫn đến khả năng phân hủy và tái chế hạn chế. Những vật liệu thermoset này trở nên có khả năng phân hủy hoặc tái chế nếu các điểm liên kết có thể bị cleavable hoặc đảo ngược. Theo nguyên tắc này, chúng tôi báo cáo về một loại vật liệu thermoset polyurea-urethane với ester borate là điểm liên kết của nó, cho phép một quá trình giải liên kết có thể kiểm soát được khi tiếp xúc với axit acetic. Vật liệu thermoset này thể hiện các tính chất cơ học nổi bật cũng như khả năng chống dung môi xuất sắc, nhờ vào mật độ liên kết chéo cao và liên kết hydro giữa các phân tử. Hơn nữa, sản phẩm đã giải liên kết có thể được tái chế để tạo ra một loại vật liệu nhiệt dẻo hoàn toàn mới.
Từ khóa
#polyurea-urethane #vật liệu thermoset #giải liên kết #tái chế #axit aceticTài liệu tham khảo
Auvergne, R.; Caillol, S.; David, G.; Boutevin, B.; Pascault, J. P. Biobased thermosetting epoxy: present and future. Chem. Rev. 2014, 114, 1082–1115.
Martín, A. J.; Mondelli, C.; Jaydev, S. D.; Pérez-Ramírez, J. Catalytic processing of plastic waste on the rise. Chem 2021, 7, 1487–1533.
Hong, M.; Chen, E. Y. X. Chemically recyclable polymers: a circular economy approach to sustainability. Green Chem. 2017, 19, 3692–3706.
Schneiderman, D. K.; Vanderlaan, M. E.; Mannion, A. M.; Panthani, T. R.; Batiste, D. C.; Wang, J. Z.; Bates, F. S.; Macosko, C. W.; Hillmyer, M. A. Chemically recyclable biobased polyurethanes. ACS Macro Lett. 2016, 5, 515–518.
Zheng, N.; Xu, Y.; Zhao, Q.; Xie, T. Dynamic covalent polymer networks: a molecular platform for designing functions beyond chemical recycling and self-healing. Chem. Rev. 2021, 121, 1716–1745.
Kloxin, C. J.; Bowman, C. N. Covalent adaptable networks: smart, reconfigurable and responsive network systems. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 7161–7173.
Capelot, M.; Montarnal, D.; Tournilhac, F.; Leibler, L. Metal-catalyzed transesterification for healing and assembling of thermosets. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7664–7667.
Yang, Y.; Terentjev, E. M.; Zhang, Y.; Chen, Q.; Zhao, Y.; Wei, Y.; Ji, Y. Reprocessable thermoset soft actuators. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 17474–17479.
Chen, J. H.; An, X. P.; Li, Y. D.; Wang, M.; Zeng, J. B. Reprocessible epoxy networks with tunable physical properties: synthesis, stress relaxation and recyclability. Chinese J. Polym. Sci. 2018, 36, 641–648.
Li, Z. J.; Zhong, J.; Liu, M. C.; Rong, J. C.; Yang, K.; Zhou, J. Y.; Shen, L.; Gao, F.; He, H. F. Investigation on self-healing property of epoxy resins based on disulfide dynamic links. Chinese J. Polym. Sci. 2020, 38, 932–940.
Xu, X. Q.; He, Y.; Liu, H.; Wang, Y. Polydiacetylene-polyurethane crisscross elastomer as an intrinsic shape memory conductive polymer. ACS Macro Lett. 2019, 8, 409–413.
Ma, Q.; Liao, S.; Ma, Y.; Chu, Y.; Wang, Y. An ultra-low-temperature elastomer with excellent mechanical performance and solvent resistance. Adv. Mater. 2021, 33, 2102096.
Chen, D.; Ni, C.; Xie, L.; Li, Y.; Deng, S.; Zhao, Q.; Xie, T. Homeostatic growth of dynamic covalent polymer network toward ultrafast direct soft lithography. Sci. Adv. 2021, 7, eabi7360.
Liu, X.; Li, Y.; Fang, X.; Zhang, Z.; Li, S.; Sun, J. Healable and recyclable polymeric materials with high mechanical robustness. ACS Mater. Lett. 2022, 4, 554–571.
Miao, W.; Zou, W.; Jin, B.; Ni, C.; Zheng, N.; Zhao, Q.; Xie, T. On demand shape memory polymer via light regulated topological defects in a dynamic covalent network. Nat. Commun. 2020, 11, 4257.
Li, Z.; Zhu, Y.-L.; Niu, W.; Yang, X.; Jiang, Z.; Lu, Z. Y.; Liu, X.; Sun, J. Healable and recyclable elastomers with record-high mechanical robustness, unprecedented crack tolerance, and superhigh elastic restorability. Adv. Mater. 2021, 33, 2101498.
Niu, W.; Zhu, Y.; Wang, R.; Lu, Z.; Liu, X.; Sun, J. Remalleable, healable, and highly sustainable supramolecular polymeric materials combining superhigh strength and ultrahigh toughness. ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 30805–30814.
Schneiderman, D. K.; Hillmyer, M. A. 50th Anniversary perspective: there is a great future in sustainable polymers. Macromolecules 2017, 50, 3733–3749.
Vanbergen, T.; Verlent, I.; De Geeter, J.; Haelterman, B.; Claes, L.; De Vos, D. Recycling of flexible polyurethane foam by split-phase alcoholysis: identification of additives and alcoholyzing agents to reach higher efficiencies. ChemSusChem 2020, 13, 3835–3843.
Di Bisceglie, F.; Quartinello, F.; Vielnascher, R.; Guebitz, G. M.; Pellis, A. Cutinase-catalyzed polyester-polyurethane degradation: elucidation of the hydrolysis mechanism. Polymers 2022, 14, 411.
Zhang, S.; Xu, X.-Q.; Liao, S.; Pan, Q.; Ma, X.; Wang, Y. Controllable degradation of polyurethane thermosets with silaketal linkages in response to weak acid. ACS Macro Lett. 2022, 11, 868–874.
Liao, S.; Lian, X.; Wang, Y. Self-healing ionic liquid-based electronics and beyond. Chinese J. Polym. Sci. 2021, 39, 1235–1245.
Yin, Z.; Song, G.; Jiao, Y.; Zheng, P.; Xu, J. F.; Zhang, X. Dissipative supramolecular polymerization powered by light. CCS Chem. 2019, 1, 335–342.
Martinez, M. R.; Matyjaszewski, K. Degradable and recyclable polymers by reversible deactivation radical polymerization. CCS Chem. 2022, 4, 2176–2211.
Bapat, A. P.; Sumerlin, B. S.; Sutti, A. Bulk network polymers with dynamic B-O bonds: healable and reprocessable materials. Mater. Horiz. 2020, 7, 694–714.
Ogden, W. A.; Guan, Z. Recyclable, strong, and highly malleable thermosets based on boroxine networks. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 6217–6220.
Wang, S.; Xue, L. L.; Zhou, X. Z.; Cui, J. X. “Solid-liquid” vitrimers based on dynamic boronic ester networks. Chinese J. Polym. Sci. 2021, 39, 1292–1298.
Yang, X.; Guo, M.; Wu, Y.; Xue, S.; Li, Z.; Zhou, H.; Smith, A. T.; Sun, L. Biomimetic boroxine-based multifunctional thermosets via one-pot synthesis. ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 56445–56453.
Bao, C.; Guo, Z.; Sun, H.; Sun, J. Nitrogen-coordinated boroxines enable the fabrication of mechanically robust supramolecular thermosets capable of healing and recycling under mild conditions. ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 9478–9486.
Kim, S. M.; Jeon, H.; Shin, S. H.; Park, S. A.; Jegal, J.; Hwang, S. Y.; Oh, D. X.; Park, J. Superior toughness and fast self-healing at room temperature engineered by transparent elastomers. Adv. Mater. 2018, 30, 1705145.
Chen, Y.; Tang, Z.; Zhang, X.; Liu, Y.; Wu, S.; Guo, B. Covalently cross-linked elastomers with self-healing and malleable abilities enabled by boronic ester bonds. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 24224–24231.
Röttger, M.; Domenech, T.; van der Weegen, R.; Breuillac, A.; Nicolaÿ, R.; Leibler, L. High-performance vitrimers from commodity thermoplastics through dioxaborolane metathesis. Science 2017, 356, 62–65.
Kim, C.; Ejima, H.; Yoshie, N. Polymers with autonomous self-healing ability and remarkable reprocessability under ambient humidity conditions. J. Mater. Chem. A 2018, 6, 19643–19652.
Bao, C.; Jiang, Y.-J.; Zhang, H.; Lu, X.; Sun, J. Room-temperature self-healing and recyclable tough polymer composites using nitrogen-coordinated boroxines. Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1800560.
Zhang, X.; Wang, S.; Jiang, Z.; Li, Y.; Jing, X. Boronic ester based vitrimers with enhanced stability via internal boron-nitrogen coordination. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 21852–21860.